Древесные материалы

Министерство  Образования и Науки РФ

Иркутский Государственный  Технический Университет

Реферат на тему:

Древесные материалы

Иркутск 2009

Содержание

 

Основные породы древесины

Строение древесных  материалов. Макроструктура древесины

Основные физико-механические свойства

Гниение древесины  и защита

Возгорание  древесины и защита

Полуфабрикаты и строительные изделия

Конструкции из древесины

Приложения

Основные  породы древесины

 

Хвойные.

Сосна обыкновенная.

Древесина обладает высокими физико-механическими свойствами (особенно из северных районов европейской части России). Благодаря свойствам древесины, широкому распространению и доступности является основной из хвойных пород. Ядровая порода со смоляными ходами (сосредоточены главным образом в поздней древесине). Заболонь желтовато-белого цвета, ядро от розового до буровато-красного цвета. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах с довольно резким переходом от ранней древесины к поздней. Сердцевинные лучи не видны. Имеет только мутовчатые сучки. Используется в промышленном, жилищном, железнодорожном и сельскохозяйственном строительстве, в столярно-мебельном производстве, изготовлении строительных деталей и др.

Ель европейская (обыкновенная) и сибирская.

По физико-механическим свойствам (плотность твердость, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе) уступает сосне (примерно на 10%),но по коэффициенту качества несколько превосходит ее на (3-4%). Древесина ели строгается труднее древесины сосны. Достоинства: однородность строения, сохраняющийся долгое время белый цвет, малая смолистость; высокая способность резонировать. Порода безъядровая, но со спелой древесиной; имеет немногочисленные смоляные ходы. Древесина однородного белого цвета, иногда со слабым желтоватым или розоватым оттенком. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах; поздняя древесина несколько отличается от ранней более темным цветом. Сердцевинные лучи не видны. В отличие от сосны более крупные сучки располагаются мутовками, между которыми попадаются одиночные сучки меньших размеров. В большинстве случаев применяется наряду с сосной. Кроме того, в музыкальной промышленности (для изготовления дек), для выработки тары под продовольственные товары, для производства гонта, драни, обечайки и др.

Лиственницы.

Древесина обладает высокими физико-механическими свойствами; по плотности и прочности примерно на 30% превосходит сосну. Отличается стойкостью против гниения, сравнительно небольшой сучковатостью. Повышенная твердость и смолистость затрудняют обработку. Большое различие между радиальной и тангенциальной усушкой обуславливает склонность к растрескиванию. Порода ядровая с мелкими немногочисленными смоляными ходами. Заболонь узкая, белого цвета с легким буроватым оттенком; ядро красновато-бурое, резко отделяется от заболони. Годичные слои очень хорошо выделяются во всех разрезах; ранняя древесина светло-бурая, резко переходит в сердцевинные лучи невидны. Сучки одиночные, разбросаны (не в мутовках). Используется в строительных конструкциях, где требуется высокая прочность и стойкость против гниения. Так же заменяет дуб в вагоностроении, используется в мебельном производстве, для изготовления паркета и т. п.

Пихты сибирская и кавказская

Древесина сибирской пихты  с заметно пониженными физико-механическими  свойствами по сравнению с древесиной елью (плотность и прочность при сжатии ниже на 15-25%; при статическом изгибе на 20%; ударная вязкость на 50%).

Древесина кавказской пихты  по свойствам не уступает древесине ели. Порода безъядровая, но со спелой древесиной. Похожа на древесину ели, от которой отличается отсутствием смоляных ходов; однородного белого цвета. Годичные слои видны на всех разрезах. Поздняя древесина отличается от ранней более темным цветом. Крупные сучки расположены мутовками, между которыми встречаются мелкие одиночные сучки. Используется наравне с древесиной ели.

Кедр сибирский или  сосна сибирская

Древесина мягкая, легкая, хорошо обрабатывается. По физико-механическим свойствам занимает промежуточное положение между древесиной ели сибирской и пихты сибирской, но превышает их по стойкости против гниения. Прочность при сжатии и статическом изгибе ниже на 4-5% при плотности равной плотности древесины ели сибирской. Порода ядровая с широкой розовато-белой заболонью, не резко отграниченной от буровато-розового ядра; имеет смоляные ходы. Годичные слои хорошо заметны на всех разрезах. Переход от ранней зоны к поздней постепенный, растушеванный. Сердцевинные лучи не видны. Применяется для производства карандашей (легко и гладко режется в разных направлениях), в столярном и мебельном производствах (красивый внешний вид, цвет и текстура).

Лиственные кольцесосудистые.

Дуб летний.

Древесина отличается высокой твердостью, стойкостью против гниения, способностью гнуться. Имеет красивую текстуру и цвет. Порода ядровая, заболонь узкая, желтовато-белая, резко отграничена от ядра, окраска которого варьирует от светло-бурой до темно-бурой. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. На поперечном разрезе ранняя древесина состоит из одного или нескольких рядов крупных сосудов, образующих кольцо. Поздняя древесина плотная, содержит лишь мелкие сосуды, собранные в радиальные группы, которые вместе с паренхимой напоминают язычки пламени. Имеет широкие и узкие сердцевинные луч. Широкие лучи хорошо видны на всех разрезах, особенно на радиальном (длинные и широкие блестящие ленты или пятна). Древесина используется в столярном и мебельном, фанерострогальном и паркетном производствах, судостроении. Также в сельскохозяйственном машиностроении, в производстве заготовок клепки для бочек под виноградные вина, коньяки, пиво.

Ясени обыкновенный и маньчжурский.

Древесина отличается высокой прочностью и вязкостью, малой склонностью к растрескиванию, хорошей способностью к изгибу и довольно красивой текстурой (напоминает древесину дуба). Прочность при статическом изгибе, ударная вязкость и торцовая твердость выше по сравнению с древесиной дуба в среднем на 15%. По сравнению с ясенем обыкновенным физико-механические свойства древесины ясеня маньчжурского несколько ниже. Прочность при статических нагрузках меньше примерно на 10%, а ударная вязкость в среднем ниже на 40%. Широкая заболонь белого цвета с желтоватым или розоватым оттенком, не резко отграниченная от светло-бурого ядра (у ясеня маньчжурского заболонь в среднем более узкая, а ядро темнее по цвету). Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. На поперечном разрезе ранняя древесина состоит из одного или нескольких рядов крупных сосудов, собранных в кольцо. Поздняя древесина плотная, содержит лишь мелкие сосуды, образующие небольшие группы в виде светлых точек или черточек у границ годичных слоев. Сердцевинные лучи узкие (почти незаметны), широких лучей нет. Используется преимущественно в производстве спортивного инвентаря. Из ясеня изготовляют лестничные перила и рукоятки для инструментов. Благодаря красивой текстуре широко применяют в мебельном, фанерострогальном производствах.

Лиственные рассеяннососудистые.

Березы бородавчатая и  пушистая.

Произрастая зачастую вместе на одном и том же участке, в  результате естественной гибридизации часто дают различные переходные между ними формы. Древесина отличается высокой прочностью, особенно при ударных нагрузках, однородного строения и цвета, средней плотности и твердости. Малостойкая против гниения. Порода безъядровая, заболонная (без спелой древесины). Древесина белая с красноватым (реже желтоватым) оттенком. Годичные слои на всех разрезах различаются плохо. Сосуды почти незаметны. Сердцевинные лучи узкие, едва видимые лишь на радиальном разрезе (лучше - на расколе). Благодаря широкому распространению, доступности для эксплуатации и высоким механическим свойствам занимает по промышленному значению первое место среди лиственных пород России. Характерная область применения – производство лущеного шпона, фанеры, древесностружечных плит, древесно-слоистых пластиков, лыж, ружейных лож, катушек. Широко применяется в мебельном производстве, производстве строительных деталей, ящичной тары и т. п.

Липа мелколистная.

Древесина обладает невысокими физико-механическими свойствами (близка к осине), мягкая, легкая, однородного строения, хорошо режется, мало трескается и слабо коробится.

Порода безъядровая, древесина белая с легким розоватым или красноватым оттенком. Годичные слои различаются на всех разрезах, но довольно слабо. Сосуды мелкие, незаметные. Сердцевинные лучи узкие, но различаются невооруженным глазом. На поперечном разрезе они заметны как очень тонкие блестящие линии, а на радиальном – как тусклые полоски и пятна, окрашенные несколько темнее окружающей древесины. Вследствие малой деформации и легкости обработки используется для изготовления чертежных досок, моделей в литейном деле, деревянной посуды, карандашей, резных изделий, игрушек, а также для тары под жидкие продукты, ящиков для столов.

Буки восточный (или кавказский) европейский (или карпатский).

Древесина высокой  прочности, с красивой текстурой на радиальном разрезе, но малостойкая против гниения. По сравнению с древесиной дуба плотность, твердость и прочность при сжатии вдоль волокон ниже примерно на 2-10%, прочность при статическом изгибе и ударная вязкость почти одинаковы. В пропаренном состоянии хорошо гнется. Порода безъядровая, древесина белая с желтовато-красным оттенком. У перестойных деревьев часто встречается ложное буровато-красное ядро. Годичные слои хорошо заметны на всех разрезах. Сосуды мелкие, почти незаметные. Есть широкие и узкие сердцевинные лучи. Широкие лучи хорошо видны на всех разрезах. На поперечном - в виде блестящих светлых линий, на радиальном - в виде блестящих различной ширины отрезков, лент или пятен, на тангенциальном – в виде коричневых чечевичек высотой 3 - 5 мм, довольно равномерно распределенных по древесине, что придает ей очень характерный (крапчатый) рисунок. Применяют в производстве гнутой мебели, для изготовления строганного шпона, в музыкальной промышленности (для корпусов народных инструментов). Используется также в машиностроении, для изготовления детских лыж, ружейных лож, весел, обувных колодок, каблуков, шпуль, ткацких челноков, чертежных принадлежностей.

 

Строение  древесных материалов. Макроструктура древесины

 

Строительным  материалом является только определенная часть ствола дерева — древесина. Дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны (совокупность ветвей, листьев, хвои). Ствол составляет 70...90% от всего объема дерева и имеет слоисто-волокнистую структуру, т. е. анизотропное строение.

Строение древесины  изучают на трех разрезах ствола — поперечном или торцевом, радиальном, проходящем через ось ствола, и тангенциальном, параллельном оси ствола.

Ствол состоит  из следующих структурных элементов. Кора состоит из корки и луба. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Кора составляет от 6 до 25% объема дерева. Камбий, расположенный под лубом,— тонкий кольцевой слой живых клеток, способных к делению и росту; большая их часть откладывается в сторону древесины, меньшая — в сторону луба. Древесина является основной частью ствола и находится под камбиальным слоем. По ней поднимается вода от корней в крону. Сердцевина или сердцевинная трубка — примерно в центре ствола вдоль его оси является рыхлой первичной малопрочной тканью.

Древесина состоит  из концентрически расположенных годичных слоев. Каждый годичный слой представлен  ранней (весенней) и поздней (летней) древесиной. Ранняя древесина образуется весной и в начале лета, поздняя  — летом и в начале осени. Чередуясь, ранняя и поздняя древесина создают слоистость в строении дерева. Летняя древесина является более плотной, чем весенняя. По радиальным направлениям в виде узких полосок проходят так называемые сердцевинные лучи, чаще невидимые простым глазом; они видны у дуба, бука, клена и некоторых других пород дерева.

Лиственные  породы имеют водопроводящие сосуды, которые проходят вдоль оси ствола в древесине и на поперечном разрезе  видны их только сечения разной формы. В некоторых породах они крупные  и хорошо видны, образуя как бы кольца. Такие породы называют кольцесосудистыми—дуб, ясень, вяз. Породы с мелкими, беспорядочно расположенными сосудами называют рассеянно-сосудистыми — береза, осина, липа, клен, ольха, бук.

В разном возрасте внутренняя часть древесины ствола некоторых пород приобретает более темную окраску, что объясняется выделением в эту древесину дубильных и красящих веществ. Такая древесина называется ядровой или ядром, а породы, имеющие ядро, называются ядровыми. К ним относятся: из хвойных пород — сосна, лиственница, кедр; из лиственных — дуб, ясень, вяз. Периферийная, неокрашенная часть древесины — заболонная (заболонь). В породах, в которых отсутствует ядро, имеется только заболонь; они называются заболонными: береза, липа, клен, граб и др. Различают еще одну разновидность пород — спелодревесные, которые имеют спелую древесину в центральной части ствола (более сухую, чем остальная), заболонь одинаковой со спелой древесинной окраской. К ним относятся ель, пихта, бук, осина. Древесина ядра имеет пониженную влажность и повышенные стойкость против загнивания и прочность по сравнению с древесиной заболони. У многих хвойных пород (сосна, ель, лиственница, кедр и др.) присутствуют смоляные ходы, представляющие собой тонкие каналы в древесине, заполненные смолой. Они отсутствуют у пихты, можжевельника, тисса. Смоляные ходы бывают вертикальными и горизонтальными, сообщающимися друг с другом. Простым глазом можно рассмотреть только вертикальные смоляные ходы. Смола повышает стойкость древесины против гниения.

 

Основные  физико-механические свойства древесины

 

Главным показателем  механических свойств древесины  является ее прочность, способность  противостоять расщеплению при  воздействии внешних сил. Для  определения технологичности очень  важным показателем будет твердость, т.е. сопротивляемость обработке различным инструментом. Пластичность является также важным показателем технологичности, т.к. это свойство древесины изменять свою форму без признаков разрушения в процессе гнутья. Пластичность предполагает сохранение древесиной приданной гнутьем формы после снятия нагрузки. Упругость же, наоборот, предполагает восстановление первоначальной формы после снятия внешней нагрузки. Большое значение имеют плотность древесины, влажность, показатели усушки, разбухания, теплопроводности. Рассмотрим их подробнее:

1. Плотность.

При условии  влажности не более 12% по показателям плотности древесину можно разделить на следующие группы:

• высокой плотности ... 750 и выше
• средней плотности ... 550 - 740
• малой плотности ... 540 и ниже

(плотность основных пород приведена в таблице 1, в приложении).

2. Влажность.

Свойство древесины, характеризующее количество содержащейся в ней влаги. Структура древесных волокон такова, что влага лучше всего проникает через торцевые поверхности. Влага, находящаяся в полостях клеток и межклеточном пространстве, называется свободной, а в клеточных стенках - связанной или гигроскопической. Под относительной влажностью подразумевается соотношение массы заключенной в ней влаги к массе сухой древесины.

По степени  влажности древесина может быть:

• абсолютно сухой (влажность равна 0%)
• комнатно-сухой (влажность от 8 до 15%)
• воздушно-сухой (влажность от 16 до 20%)
• полусухой (влажность от 21 до 23%)
• сырой (влаги более 23%)
• свежесрубленной (влажность от 40 до 75%)
• мокрой (влажность более 75%)

(в таблице 2, в приложении, приведены показатели средней влажности древесины в свежесрубленном состоянии).